원인에 대해서는 정확히 밝혀지지 않았지만 유전적 요인과 기질적 요인, 임신기와 출생 시의 요인, 신경생물학적 요인, 심리적 요인 등이 거론된다.
이 원인들의 한 가지가 아닌 복합적인 요인이 작용하는 것으로 보인다.
이 질환의 유전적 경향은 확인되었지만 공격적인 행동은 사회경제적 상태, 가족요인과 관련되어 있는 것으로 추측되었다. 또한 환자의 부모에게서 과잉행동, 우울증, 알콜중독 및 의존이 나타나는 경우가 많아 이 질환의 유전적 경향이 확인되었다. 또한 부모의 출산과 관련되어 있는 경우도 있는데, 출산 중 혹은 출산 후에 산모의 건강이 좋지 않거나 어린 나이의 임신, 임신중독증, 난산일 때 태아에게 뇌손상이 나타나 질환의 원인이 될 수 있다.
신경해부학적으로는 전두엽의 이상, 신경생화학적으로는 중추신경계에서의 도파민, 노르에피네프린 등 신경전달물질의 이상을 원인이라고 추측한다. 신경생물학적으로는 전전두엽 피질, 시상, 도파민 중피질 돌기(dopaminergic mesocortical projection)의 기능에 이상이 원인이라고 알려져 있다. 또한 뇌염에 의한 신경계의 손상이나 납 중독, 알코올 중독 등도 원인이 될 수 있다는 의견이 있다. 또 편도가 정상인의 비해 지나치게 크다.
유전
발병은 도파민 기능과 관련되어 있으며, 장애는 도파민 기능 저하와 함께 나타난다.일반적으로 많은 유전자들이 관련되어 있지만, 이들 중 대다수는 도파민 신경 전달에 직접 영향을 준다. 도파민 관련 유전자로는 도파민 수송체 DAT, 도파민 수용체인 DRD4와 DRD5, TAAR1, MAOA, COMT, DBH.이 있다.다른 관련 유전자로는 세로토닌 수송체 SERT, HTR1B, SNAP25, GRIN2A, ADRA2A, TPH2, BDNF가 있다.
latrophilin 3라는 유전자의 변형이 전체 사례 중 약 9%의 원인으로, 이 변형 유전자가 보이면 자극제(stimulant medication)에 특히 반응한다. 도파민 수용체 D4 7회 반복 변이(DRD4–7R)는 도파민이 유도하는 억제효과 증가를 유발하고, ADHD와 관련된다. DRD4 수용체는 아데닐 시클라아제(adenylyl cyclase)를 억제하는 G 단백질 연결 수용체(GPCR)이다. DRD4–7R 돌연변이는 폭넓은 행동 표현형을 일으키는데, 주의의 분열을 반영하는 ADHD 증상도 이에 포함된다.
DRD4 유전자는 자극 추구와 ADHD 모두와 연관되어 있다. 다운 증후군 환자는 ADHD 장애를 가질 확률이 높다. GFOD1 유전자와 CHD13 유전자는 ADHD와 유전적 관련성이 높다. CHD13의 자폐 스펙트럼 장애(ASD), 조현병, 양극성장애, 우울증과의 연관성으로 인해, CHD13은 가망 높은 ADHD의 원인 유전자 후보이다.현재까지 규명된 다른 후보로는 ADGRL3가 있다.
제브라피쉬에게, 이 유전자의 타격은 복측 간뇌 내 도파민 기능 상실을 일으키며, 제브라피쉬는 과행동/충동 표현형을 보인다.
진단 도구로 사용되는 유전적 변이에 있어서, 추가적인 타당화 연구(validating study)가 필요하다. 그러나 작은 연구들에 의하면, 카테콜아민 신경 전달이나 시냅스의 SNARE 단백질 복합체와 관련된 유전자들의 유전자 다형은 자극제에 대한 반응성 정도를 정확하게 예측할 수 있다. 희귀한 유전자 변형은 (ADHD 장애 발달 가능성인) 유전자 침투도(penetrance)가 더 높은 만큼 ADHD 관련 임상적 중요성 역시 높다. 그러나 단 하나의 유전자로는 ADHD를 예측할 수 없는 만큼, ADHD 진단을 위한 도구로서 유용성은 제한되어 있다. 자폐스펙트럼장애는 일반 유전자 변형과 희귀 유전자 변형 모두에게 있어 ADHD와 중첩되어 있다.
환경
유전자 외에, 환경 역시 ADHD 발병 요인으로 작용한다. 임신 중 알코올 섭취는 ADHD 장애 혹은 그와 유사한 증상을 보이는 태아 알코올 증후군을 일으킬 수 있다. 납, 폴리염화 바이페닐 등 독성물질에 노출된 아동들은 ADHD와 유사한 문제를 일으킨다. 유기인산 살충제 클로르피리포스(chlorpyrifos)와 다이알킬 포스페이트(dialkyl phosphate)에의 노출은 ADHD 발병 위험이 높다. 그러나 명확히 결론 내리지는 못하고 있다. 임신 중 흡연은 중추신경계 발달에 문제를 일으키고 ADHD 발병율을 높인다. 임신 중 니코틴 노출은 환경적 위험요인이 된다.
심각한 조산이나 저체중 출생, 혹은 방임, 학대, 사회적 박탈 역시 위험성을 높인다. 임신, 출산, 유년기 특정 감염 질환 역시 위험성을 높인다. 감염 질환으로는 특히 홍역, 수두대상포진바이러스, 뇌염, 풍진, 엔테로바이러스 71 등 다양한 바이러스에 의한 것들이다. 임신 중 아세트아미노펜장기 복용과 ADHD 발병 간의 연관성도 있다. 외상성 뇌손상 아동 중 30% 이상은 추후에 ADHD로 발전하고 사례 중 약 5%는 뇌손상에 의한 것이다.
일부 연구들은 일부 아동에게서 인조 식용색소나 방부제가 ADHD 혹은 유사 증상과 관련이 높다고 하나 증거는 미약하며, 음식 민감성 아동에게만 적용된다. 영국과 EU는 이러한 우려에 근거한 규제 조처를 마련하였다. 일부 아동에게서는 음식 과민성(food intolerance)이나 음식 알레르기가 증상을 악화할 수 있다.
정제 설탕 과잉 섭취, TV 과도 시청, 육아, 가난, 가정 분란이 ADHD 발병 원인이라는 흔한 믿음에 대하여 연구로 입증되지는 않지만, 일부 사람에게선 이런 문제들이 장애의 증상을 악화시킬 수 있다.
사회
한 학급에서 가장 나이 어린 아동들은 나이 많은 급우들보다 발달이 뒤처진 탓에 ADHD 진단을 받을 가능성이 더 높다. 이러한 효과는 여러 나라들에서도 보여 왔다. 이들은 또래에 비해 ADHD약을 먹을 가능성이 2배 정도 더 높다.
일부의 경우, ADHD 진단이 부적절한 것은 한 개인에게서 진성 ADHD가 발병하는 것보다는, 역기능가정이나 빈약한 교육 체계라는 요소들을 반영한다. 다른 경우, 일부 국가에서는 아이들에게 더 많은 경제적 지원과 교육적 지지를 제공하는 부모에게 필요한 방식으로서의 ADHD 진단에 개한 학술적 기대를 통해 ADHD를 설명한다. ADHD 행동 유형은 폭력과 정서적 학대를 당한 아이들에게 더 흔히 나타난다.
ADHD의 사회구조 이론은 정상과 비정상 행동 간의 경계는 사회가 구축하기에(즉 사회 전 구성원이 공동으로 만들고 타당성을 평가하며, 특히 의사, 부모, 교사 등이 만들기에), 주관적 가치평가와 판단이 어떤 진단 기준을 사용할 지 정하기에 많은 사람들이 영향을 받게 된다. 이런 차이는 DSM-IV 기준으로는 ICD-10 기준에 비하여 3~4배 높은 비율로 ADHD를 진단한다는 것을 의미한다. 토마스 사스는 이론을 지지하면서, ADHD는 '발명되었고 이름이 주어졌다'고 했다.